(57)【要約】【課題】本発明の課題は、薬剤の補給やｐＨ調整などのメンテナンスをすることなく、熱分解および／または天然ガスに由来する硫黄化合物含有ガスから効率よく、かつ安価に脱硫することのできる脱硫方法、および脱硫システムを提供することにある。【解決手段】熱分解および／または天然ガスに由来する硫黄化合物含有ガスを生物脱硫搭３０に導入し、該生物脱硫搭３０内の硫黄酸化細菌の作用により脱硫する脱硫方法において、有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を前記生物脱硫搭３０に導入するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解および／または天然ガスに由来する硫黄化合物含有ガスを生物脱硫搭に導入し、該生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌の作用により脱硫する脱硫方法において、
有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を前記生物脱硫搭に導入するようにしたことを特徴とする、脱硫方法。
【請求項２】
請求項１において、前記消化液が、全窒素として５００ｍｇ／Ｌ以上の窒素成分を含有するものであることを特徴とする、脱硫方法。
【請求項３】
有機性廃棄物を嫌気発酵する発酵槽、または有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を貯蔵する貯留タンクと、
硫黄化合物含有有機性廃棄物を熱分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置から発生した硫黄化合物含有ガスを脱硫する生物脱硫搭と、を備えており、
前記発酵槽で生成した消化液、または前記貯留タンクの消化液を前記生物脱硫搭に導入するように構成したことを特徴とする、脱硫システム。
【請求項４】
請求項３において、前記発酵槽、または前記貯留槽から発生したバイオガスを燃料として利用することを特徴とする、脱硫システム。
【請求項５】
有機性廃棄物を嫌気発酵する発酵槽、または有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を貯蔵する貯留タンクと、
天然ガス導入手段を具備し、天然ガス由来の硫黄化合物含有ガスを脱硫する生物脱硫搭と、を備えており、
前記発酵槽で生成した消化液、または前記貯留タンクの消化液を前記生物脱硫搭に導入するように構成したことを特徴とする、脱硫システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解および／または天然ガスに由来する、硫化水素などの硫黄化合物を含有するガスから硫黄化合物を効率的、かつ安価に除去する脱硫方法、および脱硫システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスティックや合成樹脂などの有機高分子化合物を熱分解させて発生する熱分解ガスや天然ガスには、硫化水素に代表される硫黄化合物がときとして数千ｐｐｍオーダーの高濃度で含まれている。特に硫化水素は硫酸等に酸化されると腐食性が強く金属を腐食して装置を損傷させるため、事前に除去する必要がある。そこで、ガス中から硫化水素を除去する従来方法としては、例えばアルカリ吸収法（例えば特許文献１参照）、酸化吸収法（例えば特許文献２参照）、生物脱硫法（例えば特許文献３参照）、硫化鉄などによる吸着法などが知られている。
【０００３】
アルカリ吸収法は、硫化水素含有ガスを水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性の吸収液と接触させることによりガスから硫化水素を除去する方法であるが、多量のアルカリ薬品と水を必要とするため施設が大型化してしまうとともに、吸収液を常にアルカリの状態として維持する必要があるため、定期的に水酸化ナトリウムなどを補給する必要があり、ランニングコストが高くなってしまう。さらに、硫化水素を吸収した液を放流等するには、酸化処理などの後処理が必要となってしまい煩雑である。
【０００４】
また、酸化吸収法は、硫化水素含有ガスを鉄−EDTA錯体水溶液やナフトキノンスルホン酸等の吸収剤と接触させることによりガスから硫化水素を除去する方法であるが、EDTA錯体等が高価であり、さらに分解されるEDTA錯体等を定期的に補給する必要があるため、ランニングコストが高くなってしまう。特に被処理ガスが数千ｐｐｍオーダーで硫化水素を含有している場合にはランニングコストが著しく高くなり非現実的な方法となる。
【０００５】
また、生物脱硫法では、好気性微生物の作用により硫黄化合物から硫酸が生成する。そのため、脱硫搭内が酸性となり、脱硫性能が低下する問題がある。このため、定期的に水酸化ナトリウムなどの中和剤を投入してｐＨを調整する必要があり、ｐＨ調整が煩雑であると共にランニングコストが高くなってしまっていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１７１４８２号公報
【特許文献２】特開平７−６２３６０号公報
【特許文献３】特開平５−６８８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みなされたものであって、その課題は、薬剤の補給やｐＨ調整などのメンテナンスをすることなく、熱分解および／または天然ガスに由来する硫黄化合物含有ガスから効率よく、かつ安価に脱硫することのできる脱硫方法、および脱硫システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る脱硫方法の発明は、熱分解および／または天然ガスに由来する硫黄化合物含有ガスを生物脱硫搭に導入し、該生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌の作用により脱硫する脱硫方法において、有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を前記生物脱硫搭に導入するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の脱硫方法では、有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を生物脱硫搭に導入するようにしたので、生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌が消化液に含まれる栄養素により活性化され、特に高濃度で硫黄化合物を含有する熱分解および／または天然ガス由来の硫黄化合物含有ガス（すなわち、熱分解ガスおよび／または天然ガス）を効率よく脱硫することができる。
【００１０】
また、硫黄酸化細菌の作用により硫黄化合物から硫酸成分が生成しても、この硫酸成分は消化液に含まれるアンモニア成分と反応するため、生物脱硫搭内のｐＨが低下することが無く、ｐＨ調整が不要である。さらに、硫酸成分とアンモニア成分との反応によって生成する塩を含む消化液も従来の消化液と同じく液肥などの肥料として利用することができる。
【００１１】
また、下水処理場などにおいて本来廃棄物として処理される利用価値のほとんど無い消化液を脱硫に利用することができるので、ランニングコストを低く抑えることができ、安価な脱硫方法である。
【００１２】
また、本発明の第２の態様に係る脱硫方法の発明は、前記第１の態様において、前記消化液が、全窒素として５００ｍｇ／Ｌ以上の窒素成分を含有するものであることを特徴とする。
【００１３】
硫黄化合物含有ガスに硫黄化合物成分が高濃度で含まれている場合には、それに伴って脱硫の過程で生成する硫酸成分も短時間で高濃度となり、生物脱硫搭内のｐＨが低下することがある。しかし、本発明によれば、生物脱硫搭に導入される消化液にはアンモニアとなり得る窒素成分が全窒素（Ｔ−Ｎ）として５００ｍｇ／Ｌ以上含まれているので、脱硫の過程で硫酸成分が高濃度で生成する高濃度硫黄化合物含有ガスであっても、ｐＨの低下を確実に回避することができる。すなわち、高濃度で硫黄化合物を含有する硫黄化合物含有ガスであっても、ｐＨ低下を回避した脱硫を行うことが可能である。
【００１４】
また、本発明の第３の態様に係る脱硫システムの発明は、有機性廃棄物を嫌気発酵する発酵槽、または有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を貯蔵する貯留タンクと、硫黄化合物含有有機性廃棄物を熱分解する熱分解装置と、前記熱分解装置から発生した硫黄化合物含有ガスを脱硫する生物脱硫搭と、を備えており、前記発酵槽で生成した消化液、または前記貯留タンクの消化液を前記生物脱硫搭に導入するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、有機性廃棄物の嫌気発酵で生成した消化液、または貯留タンクの消化液を生物脱硫搭に導入するように構成したので、生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌が消化液に含まれる栄養素により活性化される。そして、熱分解装置において廃タイヤなどの硫黄化合物含有有機性廃棄物を熱分解した場合に生じる高濃度硫黄化合物含有ガスを効率よく脱硫することができる。
【００１６】
また、硫黄酸化細菌の作用により硫黄化合物から硫酸成分が生成しても、この硫酸成分は消化液に含まれるアンモニア成分と反応するため、生物脱硫搭内のｐＨが低下することが無く、ｐＨ調整が不要である。さらに、硫酸成分とアンモニア成分との反応によって生成する塩を含む消化液も従来の消化液同様に液肥などの肥料として利用することができる。
【００１７】
また、発酵槽で有機性廃棄物（畜産廃棄物など）を、熱分解装置で硫黄化合物含有有機性廃棄物（廃タイヤなど）を処理することができ、システム全体として異なるタイプの廃棄物を同時に処理することができる。また、本来廃棄物として処理される利用価値のほとんど無い消化液を脱硫に利用することができるので、システム全体のランニングコストを低く抑えることができ、安価な脱硫システムとすることができる。
【００１８】
また、本発明の第４の態様に係る脱硫システムの発明は、前記第３の態様において、前記発酵槽、または前記貯留槽から発生したバイオガスを燃料として利用することを特徴とする。
【００１９】
発酵槽での発酵条件等によるが、発酵槽または貯留槽から発生したバイオガスには可燃性ガス（メタンガスなど）が含まれているため、このバイオガスまたは脱硫後のガスを発電装置、ボイラなどの燃料として利用して熱と電力を回収することができる。そして、回収した熱と電力は、例えば本脱硫システムの生物脱硫搭の加温などのエネルギー源として利用でき、余剰分は外部に供給することが可能である。
【００２０】
また、本発明の第５の態様に係る脱硫システムの発明は、有機性廃棄物を嫌気発酵する発酵槽、または有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を貯蔵する貯留タンクと、天然ガス導入手段を具備し、天然ガス由来の硫黄化合物含有ガスを脱硫する生物脱硫搭と、を備えており、前記発酵槽で生成した消化液、または前記貯留タンクの消化液を前記生物脱硫搭に導入するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
この特徴によれば、有機性廃棄物の嫌気発酵で生成した消化液、または貯留タンクの消化液を生物脱硫搭に導入するように構成したので、生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌が消化液に含まれる栄養素により活性化される。そして、天然ガスに由来する高濃度硫黄化合物含有ガスを効率よく脱硫することができる。
【００２２】
また、硫黄酸化細菌の作用により硫黄化合物から硫酸成分が生成しても、この硫酸成分は消化液に含まれるアンモニア成分と反応するため、生物脱硫搭内のｐＨが低下することが無く、ｐＨ調整が不要である。さらに、硫酸成分とアンモニア成分との反応によって生成する塩を含む消化液も従来の消化液同様に液肥などの肥料として利用することができる。また、本来廃棄物として処理される利用価値のほとんど無い消化液を脱硫に利用することができるので、システム全体のランニングコストを低く抑えることができ、安価な脱硫システムとすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、脱硫に消化液を利用するため、副資材の補給などをすること無く効率的に脱硫を行うことができる。また、本来廃棄物である消化液を利用するため、ランニングコストを抑えることができ、低コストである。そして、特に硫黄化合物を高濃度で含有するガスの脱硫にも適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る脱硫方法、及び脱硫システムについて説明する。  
本発明に係る脱硫方法は、硫黄化合物含有ガスを生物脱硫搭に導入し、該生物脱硫搭内の硫黄酸化細菌の作用により脱硫する脱硫方法において、有機性廃棄物を嫌気発酵させた消化液を前記生物脱硫搭に導入するようにしたことを特徴とするものである。
【００２５】
ここで、図１は本発明の第１の実施形態に係る脱硫システム１０１の概略構成を示す図面である。
【００２６】
この脱硫システム１０１は、主要な構成として、有機性廃棄物を嫌気発酵（例えば、メタン発酵）により処理して消化液を生成する発酵槽１０と、硫黄化合物含有ガスを生物的に脱硫する生物脱硫搭３０と、硫黄化合物含有有機性廃棄物を熱分解する熱分解装置としての熱分解炉５０を備えている。
【００２７】
発酵槽１０での嫌気発酵の原料となる有機性廃棄物としては、例えば、畜産廃棄物や緑農廃棄物、廃水処理汚泥などを挙げることができる。ここで、畜産廃棄物としては、家畜の糞尿や、屠体、その加工品が挙げられ、より具体的には牛、羊、山羊、ニワトリなどの家畜の屠体、そこから分離された骨、肉、脂肪、内臓、血液、脳、眼球、皮、蹄、角などのほか、例えば肉骨粉、肉粉、骨粉、血粉などに代表される家畜屠体の骨、肉等を破砕した破砕物や、血液などを乾燥した乾燥物も含まれる。また、緑農廃棄物としては、家庭の生ごみのほか、産業廃棄物生ごみとして農水産業廃棄物、食品加工廃棄物等が含まれる。
【００２８】
また、有機性廃棄物の状態により、必要に応じて、前処理として破砕・分別工程を実施することができる。破砕・分別工程は、例えば、以下に示すような分別破砕、全量破砕により行うことができる。
【００２９】
分別破砕の場合は、破砕分別機を用い、有機性廃棄物のなかで比較的容易に破砕可能な部位を液と共にスラリーとして回収する。一方、破砕しにくい部位は塊状物として別途回収する。スラリーの含水率は７０〜９５重量％程度、塊状物の含水率は４０〜６０重量％程度である。破砕分別機は、有機性の固形物をせん断力、引っ張り力によって破砕するもので、カッター部分は２軸式または３軸式のものが利用できる。牛などの動物屠体を原料とする場合には、３軸式の破砕分別機で破砕処理する方が破砕の細かさや均一性の観点から好ましい。選別除去すべき混入プラスティック類、シート類などは、メッシュによる選別、風選などで除去することが好ましい。
【００３０】
また、全量破砕の場合は、例えばディスポーザー等の破砕機を使用して全対象物を破砕する。含水率は、一例として６０〜８０重量％程度であるが、加工品の場合にはより広い範囲を取り得る。
【００３１】
本発明においては、より高い濃度で硫黄化合物を含有するガスにおいても脱硫を可能とする観点から、タンパク質などの固形分窒素を５重量％以上含有する有機性廃棄物が好ましい。有機性廃棄物に固形分窒素が５重量％以上含まれていることにより、嫌気発酵によるアンモニア成分の生成量が増加し、消化液に含まれるアンモニア成分の濃度を高めることができる。このときの消化液の条件としては全窒素量（Ｔ−Ｎ）が５００ｍｇ／以上存在することである。これにより、特に高濃度で硫黄化合物を含有するガスを対象として脱硫し、その過程で硫酸成分が多量に生成した場合に、この硫酸成分がアンモニア成分と反応することによってｐＨの低下を確実に回避することができる。
【００３２】
発酵槽１０は、有機性廃棄物をメタン発酵して消化液を生成する。メタン発酵は、いわゆる中温型、高温型、またはスラリー（湿式）型、ドライ（乾式）型のいずれのタイプのものであっても適用できる。
【００３３】
発酵槽１０は、絶対嫌気性であるメタン発酵菌による活動を妨げることがないように、空気を完全に遮断したタンクにより構成される。また、発酵槽１０には、攪拌機１８を設けることができ、モータ１９を駆動することにより発酵槽１０の内部を撹拌できるようになっている。この撹拌により発酵槽１０内が均質化され、嫌気性細菌による有機性廃棄物の発酵が進行し、アンモニア成分を含む消化液を好適に生成することができる。
【００３４】
発酵槽１０は、例えば固形分濃度（通常、７〜４０重量％の範囲）と発酵温度（通常、中温発酵では３７℃、高温発酵では５５℃）によって、形状や運転条件を設定する。高含水率の原料（固形分濃度１０重量％まで）の場合は湿式型の完全混合方式の発酵槽、低含水率の原料（固形分濃度３０〜４０重量％）の場合は乾式型のプラグフロー式（押し出し式）の発酵槽を用いることが好ましい。ただし、固形分濃度が高いものは生物脱硫搭３０（後述する）に導入する前処理として水希釈することが好ましい。
【００３５】
発酵槽１０には、生成する消化液を回収するための消化液回収手段（図示せず）のほか、必要に応じて保温のための加熱手段（図示せず）を設けておくことが好ましい。また、生成するバイオガスを燃料として利用する場合には、バイオガスを回収するためのバイオガス回収手段（図示せず）を設けておくことが好ましい。なお、回収したバイオガスは、硫黄化合物含有ガスと共に生物脱硫搭３０（後述する）に導入することによって、硫化水素などの硫黄化合物を除去することができる。
【００３６】
一般のメタン発酵においては、中温発酵で２０〜３０日間程度、高温発酵で１５日間程度の滞留時間をとることができ、消化液に含まれるアンモニア成分が一定濃度に達した場合にはこれより短くすることが可能である。低含水率の原料（固形分濃度３０〜４０重量％）の場合は、被処理物の固形分濃度を３０〜４０重量％にして押し出し式の発酵槽１０を使用できる程度の固さに調整する。滞留時間については、高含水率の場合と同様に設定することができる。また、必要な場合は、炭素／窒素比の調整のために、若干の有機成分を導入することもできる。  
そして、発酵槽１０で生成した消化液は、ポンプＰによって生物脱硫搭３０に供給される。
【００３７】
また、被処理ガスである硫黄化合物含有ガスは、本実施形態では、廃タイヤ、廃プラスティック、合成樹脂、生ごみなどの硫黄化合物含有有機性廃棄物の熱分解によって熱分解炉５０から排出される、硫黄化合物を数ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ（硫化水素を数ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ）で含有する熱分解ガスを挙げることができる。含有成分である硫黄化合物としては、硫化水素、硫黄酸化物、硫化カルボニル、メルカプタン類などが挙げられる。
【００３８】
タイヤなどの硫黄化合物含有有機性廃棄物の状態により、必要に応じて、前処理として破砕分別装置５１によって処理することが好ましい。破砕分別装置５１での破砕・分別処理によって硫黄化合物含有有機性廃棄物を好適なサイズに破砕することができるとともに、熱分解されない部位を分別することができる。  
そして、熱分解ガスは、ガス管３４を介して生物脱硫搭３０に導入される。
【００３９】
ここで、図２に基づいて生物脱硫搭３０の構成について説明する。  
生物脱硫搭３０内には硫黄酸化細菌が坦持された充填材３１が充填された充填層が構成されている。充填材３１は、硫黄酸化細菌が坦持されやすく、表面積が大きく、通水性が高いものが好ましい。具体的には、多孔性焼結物やプラスティック、コークス、活性炭、スポンジなどをそのまま、またはハニカム状などに構成して硫黄化合物含有ガスと消化液との接触面積を高めたものが好ましい。このような充填材３１に硫黄酸化細菌を坦持させることから、細菌数を高く保持することができる。
【００４０】
生物脱硫搭３０の上部には消化液を内部に導入する消化液導入手段としての配管３２が設けられており、この配管３２には消化液を生物脱硫搭内に均一に散布する散布ノズル３３が備えられている。配管３２は発酵槽１０と結ばれており（図１参照）、配管３２の途中に設けられた消化液供給手段としてのポンプＰによって、消化液が供給される。ポンプＰには、スクリューポンプや渦ポンプを使用することができる。また、配管３２には消化液の流量を調整する調整弁３９が設けられており、散布ノズル３３から散布される消化液の量を制御する。なお、消化液は、生物脱硫搭３０に導入する前に、必要に応じて前処理として、工業用水などで希釈したり、固液分離によって固形分を取り除いておくことができる。
【００４１】
また、充填材３１を通過して生物脱硫搭３０の底部に溜まった消化液は、消化液循環手段としても作用するポンプＰにより循環させて再び散布ノズル３３から散布することもできる。このように消化液を循環させることにより、消化液に含まれているアンモニア成分を有効に利用することができるとともに、接触頻度が向上することで少量の消化液で脱硫を行うことが可能となる。なお、消化液は、充填材３１に坦持された硫黄酸化細菌の栄養素となり、硫黄酸化細菌を活性化できる。
【００４２】
生物脱硫搭３０の底部には硫黄化合物含有ガスを内部に導入するガス導入手段としてのガス管３４が設けられており、このガス管３４から硫黄化合物含有ガスが生物脱硫搭３０内に導入されるようになっている。なお、ガス管３４には脱硫が局所的に行われないように、生物脱硫搭３０の底部全面にガス孔（図示せず）が設けられており、このガス孔を介して硫黄化合物含有ガスが搭内に均一に導入される。
【００４３】
また、ガス管３４には酸素導入手段としての酸素供給管３５が接続しており、この酸素供給管３５から空気または酸素を供給することにより、生物脱硫搭３０内を適度な酸素雰囲気とすることができるようになっている。このように生物脱硫搭３０内を適度な酸素雰囲気とすることによって、硫黄酸化細菌による硫黄化合物の酸化反応を促進させることができる。
【００４４】
このように、搭底部から導入された硫黄化合物含有ガスと搭上部から散布された消化液とが向流接触するように構成されている。そして、主にアンモニアに基づくアルカリ成分が消費された消化液は、図示しない消化液排出手段により生物脱硫搭３０から排出され、必要に応じて処理が施されたのち放流されるか、液肥として利用され、または別途水処理施設に送られる。
【００４５】
また、生物脱硫搭３０には、硫黄酸化細菌が活動しやすい温度を維持するための温度調整手段を設けることが好ましい。生物脱硫搭３０の温度調整手段は、例えば温水、蒸気、燃焼排ガスなどの熱媒体を生物脱硫搭３０内の温度調整部（図示せず）に循環させることにより構成することができる。熱媒体の熱源には、発酵槽１０から回収されるバイオガスを利用可能である。温度としては、温度調整部の外気温が〜８０℃、好ましくは４０〜６０℃となるように調整することが有利である。温度調整は、硫黄化合物含有ガスが天然ガスなど低温である場合（図３参照）に、特に有効である。
【００４６】
硫黄化合物含有ガスが生物脱硫搭３０内で滞留する滞留時間（気液接触時間）は、ガスに含まれる硫黄化合物の濃度やガスの温度などにより適宜設定することができ、例えば硫黄化合物含有ガスを〜３０℃で脱硫する場合には３０秒〜６０秒、４０℃で脱硫する場合には２０秒〜４０秒などとなる。
【００４７】
また、消化液の導入量は、消化液に含まれるアンモニア成分の濃度、硫黄化合物含有ガスに含まれる硫黄化合物の濃度などにより適宜設定することができ、例えばこの範囲はガス量に対して１０〜１体積％、好ましくは４〜１体積％とすることができる。
【００４８】
生物脱硫搭３０の上部の散布ノズル３３から供給された消化液は充填材３１の上に散布され、充填材３１の表面に沿って生物脱硫搭３０内を下方に向かって流れる。また、搭底部のガス管３４から供給された硫黄化合物含有ガスは、生物脱硫搭３０内を上昇する。この硫黄化合物含有ガスは上昇の途中で充填材３１に接触し、この充填材３１に坦持されている硫黄酸化細菌よって好気的に脱硫される。具体的には、硫黄化合物が酸化されて硫酸成分が生成する。
【００４９】
この硫酸成分は消化液に溶け込み、消化液に含まれるアンモニア成分と反応して固形物とした場合は硫酸アンモニウムなどの塩として得られる。このように、硫黄酸化細菌の作用により、硫黄化合物から硫酸成分が一時的に生成されるものの、この硫酸成分は直ちに消化液中のアンモニア成分によって中和されるため、生物脱硫搭３０内のｐＨが低下することがなく、従来のように中和剤を投入することを要しない。また、従来のアルカリ吸収法や酸化吸収法では脱硫が困難であった硫化カルボニルやメルカプタン類についても、効率的に除去することが可能である。また、使用済みの消化液ではアンモニア成分も固定されるため、必要により処理を施したのち、液肥などの肥料として利用することができる。
【００５０】
そして、脱硫後の処理ガスは、生物脱硫搭３０の上部に設けられたガス取り出し口３８から配管４１を介して外部に導かれ、脱硫された状態のガスとしてガスホルダー４０に蓄えられる（図１参照）。
【００５１】
このように、本実施形態に係る脱硫システム１０１では、発酵槽１０において生ごみなどの有機性廃棄物を処理し、熱分解炉５０において廃タイヤなどの硫黄化合物含有有機性廃棄物を処理することができるとともに、発酵槽１０で生成する消化液を利用して熱分解炉５０から排出される熱分解ガスの脱硫を行うことができるので、システム全体での廃棄物処理効率も高い。また、本来廃棄物として処理される消化液は従来通り有効に利用することができことから、システム全体でのランニングコストを低く抑えることができる。
【００５２】
図３は本発明の第２の実施形態に係る脱硫システム１０２の概略構成を示す図面であり、この脱硫システム１０２は、被処理ガスである硫黄化合物含有ガスが天然ガスである場合の実施形態である。図１と同じ構成については同一の符合を付して説明を省略する。
【００５３】
天然ガスは特に限定されることはなく、例えば硫黄化合物を数ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ（硫化水素を数ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ）で含有するガスを挙げることができる。含有成分である硫黄化合物としては、硫化水素、メルカプタン類などを挙げることができる。
【００５４】
このように、本実施形態に係る脱硫システム１０２では、発酵槽１０において生ごみなどの有機性廃棄物を処理することができるとともに、発酵槽１０で生成する消化液を利用して天然ガスの脱硫を行うこともできる。また、本来廃棄物として処理される消化液を有効に利用することができることから、システム全体でのランニングコストを低く抑えることができる。
【００５５】
図４は本発明の第３の実施形態に係る脱硫システム１０３の概略構成を示す図面であり、図１に示した第１の実施形態に係る脱硫システム１０１の発酵槽１０に代えて、消化液タンク１１を設けたものである。図１と同じ構成については同一の符合を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施形態に係る脱硫システム１０３は、有機性廃棄物を嫌気発酵（例えば、メタン発酵）させた消化液が外部（例えば近隣の有機性廃棄物処理施設）から消化液タンク１１に供給されて蓄えられ、この消化液タンク１１から生物脱硫搭３０に消化液が供給されるように構成されている。従って、消化液タンク１１は、単に外部からの消化液を受け入れるタンクで構成できる。この脱硫システム１０３は、近隣の有機性廃棄物処理施設などの消化液を利用することによって発酵槽が不要となり、システム全体の構成を簡略化することができる。
【００５７】
以上、本発明について種々の実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用できる。例えば、第３の実施形態の脱硫システム１０３（図４参照）において、被処理ガスである硫黄化合物含有ガスを熱分解ガスに代えて天然ガスとすることが可能である。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例、比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
実施例１−１、比較例１−１、比較例２−１及び比較例３−１
＜実施条件＞
硫化水素を主成分とする硫黄化合物を約３０００ｐｐｍの濃度で含有する天然ガスを被処理ガスとして10000Ｎｍ３／ｈで脱硫搭に供給し、以下に示す実施例１−１、比較例１−１、比較例２−１及び比較例３−１についてそれぞれ処理液を供給・循環させて脱硫を行った。脱硫搭には直径５０ｍｍのポリプロピレン製充填材を充填させた充填層高さ３ｍのものを使用した。
【００６０】
実施例１−１：有機性廃棄物をメタン発酵させた消化液により脱硫を行った場合。
【００６１】
比較例１―１：５％程度の水酸化ナトリウム水溶液により脱硫を行い、消費分の補充として水酸化ナトリウムを〜１０ｋｇ／ｈで補給した場合。
【００６２】
比較例２―１：５％程度の鉄−EDTA水溶液により脱硫を行い、消費分の補充としてEDTA-2Naを〜４ｋｇ／ｈで補給した場合。
【００６３】
比較例３―１：デンプンなどの炭水化物でＢＯＤ２５０ｍｇ／Ｌに調整した溶液により脱硫を行い、ｐＨ調整として水酸化ナトリウムを〜２０ｋｇ／ｈで補給した場合。
【００６４】
＜結果＞
実施例１−１では、硫黄化合物の９０％以上を除去することができ、さらに、従来法では除去が困難であったメルカプタン類についても除去することができた。また、脱硫搭内のｐＨ値が低下することが無く、脱硫の過程において生成した硫酸成分が消化液に含まれるアンモニア成分と反応して硫酸アンモニウムなどの塩が生成したことが確認できた。また、脱硫に使用された後の消化液には硫酸アンモニウムなどの塩が含まれているため、肥料として利用可能である。
【００６５】
比較例１−１では、硫黄化合物の８０％以上を除去することができたが、メルカプタン類については除去することができなかった。また、吸収液のアルカリ性を維持するために定期的に水酸化ナトリウムを補給する必要がある。また、脱硫の過程で生成するｐＨ８程度の硫化ナトリウム水溶液は、酸化処理（エアレーションなど）を行った後に放流する必要があるため、ランニングコストが増大してしまう。
【００６６】
比較例２−１では、硫黄化合物の８５％以上を除去することができたが、メルカプタン類については除去することができなかった。また、消費されたEDTA錯体を補充するために定期的にナトリウム−EDTAを補給する必要がある。また、析出する硫黄単体（元素状硫黄）を沈降および濾過によって分離して廃棄しなければならないため、ランニングコストが増大してしまう。
【００６７】
比較例３−１では、硫黄化合物の９０％以上を除去することができた。しかし、ｐＨ調整のために定期的にｐＨ調整剤（水酸化ナトリウム）を補給しなければならず、ランニングコストが増大してしまう。
【００６８】
実施例１−２、比較例１−２、比較例２−２及び比較例３−２
＜実施条件＞
上記天然ガスに代えて、被処理ガスとして、硫化水素、硫化カルボニルなどの硫黄化合物を約２５００ｐｐｍの濃度で含有する、有機性高分子化合物廃棄物の熱分解ガスとしたこと以外は、実施例１−１、比較例１−１、比較例２−１及び比較例３−１と同様にして脱硫を行った。
【００６９】
＜結果＞
実施例１−２では、硫黄化合物を〜９５％で除去することができ、具体的には、硫化水素の他に、従来除去が困難であったジメチルメルカプタン（Ｍｅ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）なども除去することができた。
【００７０】
比較例１−２では、硫黄化合物を〜７５％で除去することができたが、硫黄化合物中に約１０％共存する硫化カルボニル（ＣＯＳ）を除去することができなかった。
【００７１】
比較例２−２では、硫黄化合物を〜７５％で除去することができたが、硫黄化合物中に約１０％共存する硫化カルボニル（ＣＯＳ）を除去することができなかった。
【００７２】
比較例３−２では、硫黄化合物を〜９５％で除去することができ、具体的には、硫化水素、ジメチルメルカプタン（Ｍｅ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）などを除去することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、硫黄化合物含有ガスの脱硫、特に、硫黄化合物を高濃度で含有するガスの脱硫に利用できる。具体的には、熱分解ガスや天然ガスなど硫黄化合物の一例である硫化水素を高濃度で含有するガスを対象として、効率的、かつ安価に脱硫することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る脱硫システムを示す概略構成図。
【図２】生物脱硫搭の構成を示す概略図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る脱硫システムを示す概略構成図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る脱硫システムを示す概略構成図。
【符号の説明】
【００７５】
１０  発酵槽
１１  消化液タンク
１８  攪拌機
１９  モータ
３０  生物脱硫搭
３１  充填材
３２  配管（消化液導入手段）
３３  散布ノズル
３４  ガス管（ガス導入手段）
３５  酸素供給管（酸素導入手段）
３８  ガス取り出し口
３９  調整弁
４０  ガスホルダー
５０  熱分解炉
５１  破砕分別装置
１０１、１０２、１０３  脱硫システム
Ｐ  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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